Le pergélisol est la couche du sol qui reste à une température inférieure ou égale à 0 °C pendant au moins deux ans. Près de 50 % de la surface du Canada est dotée d’une sous-couche de pergélisol, principalement dans l’archipel Arctique, le Yukon, les Territoires du Nord-Ouest et le Nunavut.

Description

Dans les régions pergélisolées, la couche supérieure du sol qui subit alternativement des phases de gel et de dégel est appelée la couche active. Le pergélisol se trouve en dessous de cette couche active et l’interface est appelée la limite du pergélisol. On cartographie le pergélisol en le classant en trois catégories : le pergélisol continu (lorsque plus de 80 % du sol est occupé par le pergélisol), le pergélisol discontinu (entre 30 et 80 %) et le pergélisol sporadique (moins de 30 %). Le pergélisol peut descendre jusqu’à 1 500 m de profondeur dans les régions froides de l’Arctique, mais il ne fait que quelques mètres d’épaisseur dans les régions plus chaudes.

Développement

Le pergélisol est présent aux latitudes élevées et en altitude, dans les régions où les hivers sont longs et froids et où la neige ne forme qu’une fine couche au sol (la neige agit en effet comme un isolant qui protège le sol contre les températures hivernales). Des flux d’air froid dans les vallées en région montagneuse ou dans des grottes peuvent provoquer la formation de poches de pergélisol dans les zones sporadiques.

Au Canada, le pergélisol s’est formé principalement après la dernière glaciation et sa distribution s’est modifiée au cours du temps avec l’évolution du climat. Par exemple, au milieu du XIXe siècle, la zone de pergélisol continu s’étendait jusqu’au sud de Tulita, dans les Territoires du Nord-Ouest. La hausse de 4 °C des températures hivernales a cependant provoqué la remontée de la limite méridionale du pergélisol jusqu’aux abords d’Inuvik, dans les Territoires du Nord-Ouest. Depuis 1940, une baisse de 2 °C de la température hivernale moyenne s’est traduite par une relocalisation de cette limite plus au sud, à Tsiigehtchic. Aujourd’hui, la limite méridionale du pergélisol se déplace à nouveau vers le nord en réponse au réchauffement climatique, en particulier le long de la vallée du Mackenzie. Des évolutions similaires peuvent être observées dans d’autres zones, comme dans les régions alpines, en Alaska et dans le Nord de la Russie.

Régions

Le pergélisol est présent sous 20 à 25 % de la surface terrestre de notre planète, et sous 40 à 50 % des terres du Canada. Au Canada, le pergélisol le plus épais fait plus de 1 000 m d’épaisseur et se trouve en altitude dans certaines parties de l’île de Baffin et de l’île d’Ellesmere. Il ne fait plus que 60 à 90 m d’épaisseur à la limite méridionale de la zone de pergélisol continu. La couche active du pergélisol va de moins de 10 cm sur l’île d’Ellesmere, dans des sédiments poreux, à 15 m à haute altitude, dans les roches imperméables fissurées des montagnes du Sud-Ouest de l’Alberta, sur la marge extérieure du pergélisol continu. Au Canada, le pergélisol le plus froid se trouve sur l’île Ellesmere (environ -15 °C).

Relief

Des reliefs particuliers sont associés à la présence de pergélisol (voir Relief périglaciaire). On peut par exemple citer les cours de glace, les sols polygonaux et les pingos. Les cours de glace résultent de la fissuration du sol en hiver suivi par le remplissage des fissures par la neige et par les eaux de fonte au printemps et en été. Les cours de glace créent ainsi des formes polygonales interconnectées qui forment ce qu’on appelle un sol polygonal. Les pingos sont des monticules pouvant atteindre 100 m de haut, dont le noyau est formé de glace. Ils se forment lorsque l’eau présente dans le sol se dilate en se transformant en glace et pousse ainsi le sol vers le haut.

Le dégel du pergélisol provoque souvent un affaissement du sol, là où de la glace était présente, et à la formation de lacs thermokarstiques ou de monticules (hummocks). Ce type de terrain, baptisé thermokarst, peut apparaître sous l’effet d’activités humaines ou de changements climatiques.

Activités humaines

Le pergélisol présente des défis importants pour les établissements humains et l’activité industrielle actuels. Le pergélisol rend par exemple difficile l’agriculture et contribue au prix élevé des aliments dans le Nord du Canada. Dans les zones pergélisolées, les maisons et les immeubles chauffés sont généralement construits sur des piliers en laissant suffisamment d’air au-dessus du sol pour éviter de provoquer un dégel du pergélisol. De même, le tablier des routes et des pistes d’aéroport doit comporter une couche isolante de manière à éviter le réchauffement du sol et la fonte du pergélisol.

Le sol étant gelé, la gestion des ordures et des eaux usées est également difficile dans les zones touchées par le pergélisol, tout comme l’est la mise à la terre des appareils électriques. On incinère donc la plus grande quantité possible d’ordures et les câbles électriques sont habituellement installés en hauteur pour éviter qu’ils soient endommagés par les fissurations du sol en hiver. Les conduites d’eau et d’égout doivent être isolées ou placées dans des coffres isolés placés sur des piliers, l’ensemble formant un réseau de distribution aérien sous coffrage.

Dans l’hémisphère Nord, les zones pergélisolées recouvrent d’importantes réserves de pétrole, de gaz naturel, de diamants et de minerais métalliques. Le pergélisol rend néanmoins difficiles l’extraction de ces ressources et leur acheminement vers les marchés.

Changement climatique

Dans de nombreuses régions, le changement climatique provoque une élévation de la température du sol. Cette élévation de température s’accompagne d’un dégel et d’un amincissement de la couche de pergélisol et, en certains endroits, de sa disparition complète. Lorsque le pergélisol dégèle, le méthane et le dioxyde de carbone piégés dans le sol sont libérés dans l’atmosphère. Ces deux gaz étant des gaz à effet de serre (ils piègent la chaleur dans l’atmosphère terrestre), le dégèle du pergélisol contribue au renforcement du phénomène qui lui donne naissance, le réchauffement général.